工装夹具设计

机床操作工培训常用夹具及工装培训内容理论学习------------------------------------2课时机用平口虎钳、顶尖、卡盘、分度头类型、规格及应用------------------------------------1课时常用工装及工具---------------------------1课时考试------------------------------------------2课时训练：常用夹具使用---------------------8课时主讲：周飞培训达成目标考试合格课堂提问过关会正确使用各种夹具及机床附件机床夹具的现状及发展方向夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。机床夹具的现状国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。机床夹具的现状及发展方向特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；2）能装夹一组具有相似性特征的工件；3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度机床夹具的现状及发展方向现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。（1）标准化机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）精密化随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。机床夹具的现状及发展方向（3）高效化高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。机床夹具的现状及发展方向（3）柔性化机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。第一章机床夹具的概述第一节机床夹具的作用及其组成第二节常用机床夹具的种类什么叫工装，夹具，治具，检具工装即工艺装备:指制造过程中所用的各种工具的总称.包括刀具/夹具/模具/量具/检具/辅具/钳工工具/工位器具等.工装为其通用简称.工装分为专用工装/通用工装/标准工装(类似于标准件)夹具顾名思义,用以装夹工件(或引导刀具)的装置模具用以限定生产对象的形状和尺寸的装置.刀具机械制造中使用的刀具基本上都用于切削金属材料,所以“刀具”一词一般就理解为金属切削刀具。辅具一般指用以连接刀具和机床的工具.钳工工具各种钳工作业所用的工具总称工位器具用以在工作地或仓库中存放生产对象或工具的各种装置.检具生产中检验所用的器具治具制造用器具,有时与工装同意,有时也指夹具,一般台资/韩资/日资等电子企业多用该词。夹具属于工装,工装包含夹具,属于从属关系.机加工工艺装备用具作用1．机床：提供加工运动、关系和动力。2．刀具：切去工件表面余量。3．量具：检测工件加工质量。4．工辅具：固定刀具如钻夹头、刀架扳手，装夹工件的扳手等。5．机床夹具：依加工要求装夹工件，使之在加工中始终保持其正确位置的机床附属装置。第一节机床夹具的作用及其组成我们仅以机械加工过程中与机床有关的夹具做一些介绍1、机床夹具的定义用于装夹工件的工艺装备就称为机床夹具也就是说，在机床上用以正确确定工件的位置（定位），并可靠而迅速地将工件夹紧的机床附加装置被称为机床夹具（加紧）装夹---------定位+夹紧定位---在机床上加工工件时，为了在工件的某一部位加工出符合工艺规程要求的表面，在加工前需要使工件在机床上占有正确的位置。夹紧---由于在加工过程中受到切削力、重力、振动、离心力、惯性力等作用，所以还应采用一定的机构，将工件在加工时保持在原先确定的位置上。2.机床夹具的作用1．保证加工质量2．提高生产率，降低成本3．扩大机床工艺范围4．减轻工人劳动强度，保证生产安全-----------------------质量保证，效率提高3．工件装夹的方法1）直接找正法：2）划线找正法3）定位元件法直接找正法划线找正法各种装夹方法的比较直接找正划线找正定位元件法夹具类型通用夹具专用夹具或通用改造生产率、成本费时、成本较高、划线更甚迅速方便、成本低定位精度取决于量仪精度、工人技术水平、方法是否得当可达0.01较高且稳定一般不高，使用高精度量仪、技术高，也可达到很高一般不高约0.2～0.5还与划线粗细等有关适用零件形状简单、加工面少形状复杂、加工面多、位置要求不高、大重件生产批量单件小批量大批大量直接找正划线找正定位元件法夹具类型通用夹具专用夹具或通用改造生产率、成本费时、成本较高、划线更甚迅速方便、成本低定位精度取决于量仪精度、工人技术水平、方法是否得当可达0.01较高且稳定一般不高，使用高精度量仪、技术高，也可达到很高一般不高约0.2～0.5还与划线粗细等有关适用零件形状简单、加工面少形状复杂、加工面多、位置要求不高、大重件生产批量单件小批量大批大量直接找正直接找正划线找正划线找正定位元件法定位元件法夹具类型夹具类型通用夹具通用夹具专用夹具或通用改造专用夹具或通用改造生产率、成本生产率、成本费时、成本较高、划线更甚费时、成本较高、划线更甚迅速方便、成本低迅速方便、成本低定位精度定位精度取决于量仪精度、工人技术水平、方法是否得当取决于量仪精度、工人技术水平、方法是否得当可达0.01较高且稳定可达0.01较高且稳定一般不高，使用高精度量仪、技术高，也可达到很高一般不高，使用高精度量仪、技术高，也可达到很高一般不高约0.2～0.5还与划线粗细等有关一般不高约0.2～0.5还与划线粗细等有关适用零件适用零件形状简单、加工面少形状简单、加工面少形状复杂、加工面多、位置要求不高、大重件形状复杂、加工面多、位置要求不高、大重件生产批量生产批量单件小批量单件小批量大批大量大批大量第二节常用机床夹具的种类1．按使用范围分：1）通用夹具2）专用夹具3）组合夹具：4）成组夹具5）随行夹具：2．按机床分类1）车床夹具2）铣床夹具3）钻床夹具4）磨床夹具5）数控机床夹具3．按动力源分类1）手动夹紧2）气动夹紧3）液动夹紧4）电磁夹紧5）真空夹紧机床夹具的组成定位元件夹紧装置对刀元件夹具体其它元件和装置专用夹具的组成（图解）专用夹具几种组成部分的关系（图解）专用夹具几种组成部分的关系1．工件通过定位元件在夹具上占有一个正确的位置2．工件通过夹紧元件保证加工过程中始终保持原有的正确位置3．夹具通过对刀元件相对刀具保持正确位置4．夹具通过连接元件，相对于机床保持一个正确位置5．夹具通过其他装置，完成其他要求6．夹具体把上述的几种元件组合成一个整体。第二章工件在夹具中的定位一、定位的原理二、根据加工精度要求，确定工件应该限制的自由度数目三、定位元件限制工件自由度四、几种不同的定位形式五、工件定位时的几种情况一．定位的原理1．自由物体：在空间占有任意位置的物体，工件在未放入夹具前可以看作自由物体一．定位的原理2．六个自由度：工件放入三个互相垂直的平面内，就有6个自由度沿x轴移动自由度沿y轴移动自由度沿z轴移动自由度沿x轴转动自由度沿y轴转动自由度沿z轴转动自由度定位支承点一．定位的原理3．定位支承点（约束点）底面布置3个不共线的约束点，限制三个自由度。侧面布置两个约束点，限制两个自由度。端面布置一个约束点，限制一个自由度。4、六点定位原理任何一个物体在空间直角坐标系中都有6个自由度要确定其空间位置，就需要限制其6个自由度将6个支承抽象为6个“点”，6个点限制了工件的6个自由度，这就是六点定位原理。两点注意：“点”的含义——对自由度的限制，与实际接触点不同——夹紧与定位概念分开二、根据加工精度要求，确定工件应该限制的自由度数目由于时间关系，本次培训不作详细介绍，有兴趣的同学可找相关资料进一步学习。举例：铣沟槽b由铣刀保证，应限制-----5个自由度h±△hxyzbL±△L三、定位元件限制工件自由度首先讲解单个典型表面的定位元件，单个典型表面是指平面、内外圆柱面、内外圆锥面等。单个典型表面是组成各种不同复杂工件的基本单元，分析单个典型表面的定位及定位元件设计是进行夹具定位分析和夹具定位方案设计的基础1、工件以平面定位平面定位的主要形式是支承定位。常用的定位元件有支承钉、支承板、夹具支承件和夹具体的凸台及平面等。1）支承钉A结构支承钉的结构A型是平头支承钉：B型是球头支承钉：C型是齿纹顶面的支承钉：1）支承钉B定位情况2）支承板A结构A型：所以常用于侧面或顶面的定位。B型：支承板的工作平面上开有斜槽，B型支承板应用较多，用于底面的定位更合适。2）支承板B定位情况定位块定位钉可调式基准杆2、工件以圆孔定位工件以圆孔定位多属于定心定位（定位基准为圆柱孔轴线）。常用定位元件是定位销和心轴。定位销有圆柱销、圆锥销、菱形销等形式；心轴有刚性心轴（又有过盈配合、间隙配合和小锥度心轴等）、弹性心轴之分。1）圆柱销A结构1）圆柱销B定位情况2）菱形销A结构3）圆锥销A结构4）定位心轴A结构3、工件以圆锥孔定位工件以圆锥孔定位时，所用定位元件为圆锥心轴或圆锥销。圆锥心轴限制工件5个自由度，圆锥销限工件三个自由度4、工件以外圆柱面定位工件以外圆柱面定位两种形式：定心定位和支承定位。工件以外圆柱面定心定位的情况与工件以圆孔定位的情况相仿（用套筒和卡盘代替心轴或柱销）。支承定位时用支承板、支承钉。4、工件以外圆柱面定位1）圆定位套4、工件以外圆柱面定位2）V形块用于完整的外圆柱面和非完整的外圆柱面的定位，是外圆定位中最常用的定位元件。A结构4、工件以外圆柱面定位2）V形块C：V形块的特点V形块定位外圆时的定位误差分析计算oCdmaxdmindo'O1''O22JWJBDWC：V形块的特点V形块对外圆柱面定位，形式上是支承定位（V形块两斜面于外圆柱面接触），但其实质是定心定位。V形块能起对中作用，即工件轴心必处于V形块两斜面的对称中心平面之上可以用于非完整外圆的定位活动V形块常常起着定位和夹紧的双重作用（既是定位元件，又是夹紧元件）。四、几种不同的定位形式固定支承可调支承自位支承辅助支承四、几种不